超疏水涂層的制備及其在模擬環(huán)境中的防腐蝕性能研究.pdf

1、在大氣環(huán)境中，尤其是在腐蝕性環(huán)境中，如熱交換系統(tǒng)的鹽酸除垢，海水凈化系統(tǒng)與海水的長期浸泡，銅則易發(fā)生較為嚴(yán)重的腐蝕，限制了其實(shí)際應(yīng)用，因此，提高銅的耐腐蝕性已經(jīng)成為該領(lǐng)域重要的研究方向之一。
　　本論文結(jié)合超疏水防腐涂層的發(fā)展趨勢，采用三種不同方法，在銅基底表面構(gòu)建了超疏水表面，考察了相應(yīng)的潤濕性，系統(tǒng)研究了超疏水表面處理的銅基底在模擬液體中的防腐蝕性能，獲得的主要成果有:
　　1.采用溶膠-凝膠法，在銅基表面構(gòu)建了雜化硅氧

2、烷涂層。以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)為前驅(qū)體，堿催化條件下，在酸刻蝕的銅片上合成了乙烯基雜化二氧化硅涂層。在無水乙醇、水、氨水、前驅(qū)體VTMS體積比為35∶2.0∶1.0∶1.5時(shí)，反應(yīng)24小時(shí)，所合成的乙烯基雜化二氧化硅涂層具有超疏水性，其接觸角為158±1.7°。同時(shí)，運(yùn)用Cassie-Baxter模型對涂層的疏水機(jī)理進(jìn)行了闡述。
　　2.合成了一種含氟聚合物接枝的具有可修復(fù)功能的超疏水和超順磁復(fù)合顆粒。首先通過共沉淀法制

3、備了Fe3O4納米顆粒，然后在Fe3O4納米顆粒表面包覆一層乙烯基封端的硅烷，形成Fe3O4@SiO2@MPS納米結(jié)構(gòu)，最后，丙烯酸六氟丁酯（HFBA）單體在引發(fā)劑偶氮二異丁氰引發(fā)下，與乙烯基封端的Fe3O4@SiO2@MPS粒子共聚，得到P(HFBA)-g-Fe3O4@MPS復(fù)合顆粒。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的復(fù)合顆粒/甲苯混合體系涂覆在不同基材表面，可獲得超疏水涂層，涂層與水的接觸角達(dá)150°。該涂層在室溫下放置12個(gè)月以上，仍具有超疏水

4、性;在pH為2～12的不同環(huán)境下，超疏水涂層具有較好的穩(wěn)定性。對刮傷的涂層進(jìn)行修復(fù)后，涂層又恢復(fù)了超疏水特性。
　　3.采用水熱法在銅基表面原位構(gòu)建了具有片狀、六角菱形狀、菜花狀及無規(guī)塊狀等多種形貌的氧化銅微納米結(jié)構(gòu)。在0.01 mol·L-1同濃度等體積的醋酸銅和六次甲基四胺混合溶液中，水熱溫度90℃，反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)條件下，所制備的氧化銅為尺寸均勻的六角菱形結(jié)構(gòu)。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的硬脂酸/乙醇溶液對表面生成有六角菱形狀氧化銅膜

5、進(jìn)行了浸漬涂覆，獲得了硬脂酸涂覆的超疏水氧化銅膜，其接觸角達(dá)157±1.7°。
　　4.運(yùn)用電化學(xué)工作站，對比研究了上述超疏水涂層在模擬環(huán)境中的防腐蝕性能。結(jié)果表明，在浸泡初期，由于超疏水涂層的存在，其自腐蝕電流密度（icorr）明顯降低，而阻抗(Rct)顯著增加，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性能。而到浸泡后期， icorr和Rct值與空白試樣的值到同一數(shù)量級，超疏水涂層對基體的防腐作用明顯降低。運(yùn)用掃描電鏡和X-射線光電子能譜對浸泡前后涂